农田防洪提设计

二、防洪提设计 1、基本情况

江口县2011年农业综合开发高标准农田建设项目防洪提工程分别位于凯里沟郑家屯脚下毛俺河左岸治理段总长度200m及地楼片区龙眉村小河对门坡处，总长630m（单边，双边长1260m），江口地处亚热带季风湿润气候区，多年平均气温16.2℃，多年平均降水量1354.6mm（1959—2008），多年平均蒸发量664.5mm，平均相对湿度81%，年平均日照总时数1257.3h，全年有效积温4500—5700℃，全年无霜期289d，总幅射81.22—84.45 kcal/cm2。江口县四季分明，一般春季平均66天，夏季111天，秋季67天，冬季121天， 2、水文

流域位于武陵山主峰梵净山东北侧，多年平均降雨量1100-1800mm之间，江口雨量站多年平均降水量1354.6mm，雨季长达6.5个月，集中在4-9月，占全年降水的73.93%。5-8月为丰水期，降水量占全年的55.5%。降水年变化显著，最多1747.7mm（1967年）最少937.4mm（1966年）。月雨日平均16.8天。降水量＞0.1mm的雨日数为173.4天，降水量＞50mm雨日数为29天。最大日降雨量251mm（95年7月1日）。

由于流域内无水位站，本次设计选择邻近流域的江口水位站作设计参证站。江口水位站建于1953年，站址位于闵孝河与太平河汇合口以下300m处，控制的集雨面积1259km2，该站1960年4月-1962年6月为流量站，1962年以后为水位站，1985年又改为流量站。 3、设计洪水计算

3.1 郑家屯毛俺河左岸农田防护堤设计计算

3.1.1 设计洪峰流量计算

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）该工程级别为5级建筑物，郑家屯毛俺河左岸农田防护堤按10年一遇洪水标准设防。

郑家屯毛俺河左岸农田防护堤治理段全长200m，0+200处相当集雨面积为47Km2;大于10Km2.根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》采用公式:设计洪峰流量按《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）中修定1、2、3式进行计算：

根据流域特征及雨洪法公式的判别条件（25≤F≤300km2）且θ<30; 采用公式：Q P＝0.357×

0.922×f 0.36×J 0.24× F 0.716× (C×K

P×

H24) 1.23

式中： Q P－设计频率P的洪峰流量(m3/s)；

－汇流参数的非几何特征系数，本流域为0.38；

f －流域形状系数，f＝F/L2 ；

C3－洪峰径流系数（CP＝10%＝0.728）； KP－P-Ⅲ曲线的模比系数；

Θ－流域几何特征值。 J —— 主河道比降；

SP——最大1小时暴雨量（雨力），45mm。 F —— 集雨面积；

C —— 洪峰径流系数，查表；

24 ——雨力，110mm。

3.1.2 水力计算

水力学计算的内容有河道的泄流过水能力，水力坡降以及上下游的水

位衔接。计算方法则按计算内容的不同分别采用了明渠均流计算公式。所需用的设计成果为设计洪水各控制断面的流量大小，确定河堤堤顶设计高程及断面大小，本农田防护提仅建设单边，故其河道宽度采用河道天然宽度。根据实测，河道天然宽度为20m。

水力计算公式按《水力学》（武汉大学，2006年版）明渠均流计算公式： Q=AC(Ri)0.5 Q—流量，m3/s; A—过水断面面积，m2; C—谢才系数；

R—水力半径；i—水力坡降

水力计算成果表如下：

3.1.3 地质情况

测区位于贵州东北部，地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，武陵山脉主峰梵净山南侧，属中低山丘陵地貌，地势由西北向东南倾斜，项目区地势平坦，河谷宽缓，河曲发育，两岸分布有二级阶地。河谷形态为不对称梯形河谷，凹岸冲蚀，凸岸堆积，两岸冲沟发育，与主河道近正交。河漫滩为冲积砂卵石，砂壤土及淤泥，厚0-8m，宽度不等，一般宽30-50m，高出河水面0-3m。

区域地层为古生界寒武系，下奥陶系及新生界第四系地层。

本区主要物理地质现象有崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、岩石风化五大类，崩塌、滑坡、泥石流主要分布在桃映河两岸，工程建设地点以及覆盖层较厚的陡坡地段，其规模不大，主要受人为因素和自然因素的影响。岩溶主要发育于可溶性碳酸盐岩，落水洞、溶洞、暗河沿断层及灰岩与页岩、白云岩接触区。灰岩、白云岩溶沟、溶槽也较发育。岩石风化程度：砂页岩区强风化，推测厚度为6-15m，灰岩及白云岩区中风化，约1-7m。

工程位于梵净山穹起边缘地带，属中低山河谷地貌，项目区地形平缓，河道弯曲发育，河谷宽70—100m之间，河床平均比降19.2‰，河床断面为宽浅式。工程区海拔高程在350—800M之间。

提防位于宽450m左右、长600多米的一级阶地前沿，除局部有田坎外，阶地地形平缓，大部分为耕地，海拔高程在494—500M之间，高出河水面正常水位0.9—3.0m。

3.1.4 结构计算

本工程防洪堤属Ⅴ级建筑物，堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。设计洪水位为5年一遇（P=20%）的洪水位，堤顶超高按下式确定： Y=R+e+A 式中： Y——堤顶超高(m) R——设计波浪爬高(m)

e——设计风壅增水高度(m)

A——安全加高(m)，5级堤防允许越浪超高值A＝0.3m。本相目位于贵州山区峡谷，吹程小，波浪爬高及风雍增水高度不考虑。堤顶安全超高Y=0.3m。

根据以上水力计算，本农田防护堤断面结构初步拟定如下：0+000-0+200断面为B×H=20×4.3(安全加高为0.3m)，墙顶宽0.5m，迎水面垂直，背水面1:0.2，基础宽度为1.3m,放大脚宽度0.4m，高度0.5m，采用M7.5浆砌石砌筑，M10.0水泥砂浆勾缝。

⑴ 计算公式

根据以上断面结构选择，为重力式挡土墙结构，其抗滑稳定安全系数、抗倾稳定安全系数分别用以下公式计算：

Kc

f W

P

式中 Kc——抗滑稳定安全系数；

——作用于墙体上的全部垂直力的总和(kN)； ——作用于墙体上的全部水平力的总和(kN)； f——底板与堤基之间的摩擦系数（取0.5）。

MV K0 MH

其中：K0——抗倾稳定安全系数； MV——抗倾覆力矩 MH——倾覆力矩

堤防基底应力用下式计算：

G M max,min

A W

式中 σ

max,min

—基底的最大和最小压应力（KPa）；

∑G——垂直荷载（kN）； A——底板面积（m2）；

∑M——荷载对底板形心轴的力矩（kN.m）； ∑W——底板的截面系数（m3）。 ⑵ 计算工况

采用的设计工况如下：

工况一：防洪堤自重+堤背静土压力+堤背侧水压力+河低水位时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载；

工况二：防洪堤自重+堤后静止土压力+堤内侧水压力+设计洪水位（P=10%）时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。

工况三：施工完建期间：防洪堤自重+堤背静止土压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。

工况四：排水失效情况：防洪堤自重+堤背静止土压力+堤背静水压力+基

底扬压力+堤顶人群荷载。

因本工程无地震等非常荷载，因此不考虑非常运用条件工况计算。

⑶ 计算结果

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），正常运用条件下5级堤防抗滑安全系数为1.15，抗倾安全系数为1.4；

结构计算成果表

1.墙后静水压： 2.墙前静水压： 三)墙身自重： 四)基底扬压力计算： 力矩 M 的计算：

水平静水压： 垂直静水压： G1 51.6浮托力 W1

PBX PBY PB` G2 52 M2X MW2 MG2 M3Y 力矩和 M

0 0 80 13.68渗透压力

G3 -26 M3X

6

G4

3.6

W2 0 22.53333 14.136 0 190.9327

M1X MW1

-112.95 5 -33.8

0

MPBX

0

106.666 7 38.7 MP`BX MG1 150.012 2 0 M1Y M2Y 158.806 118.761 1 5 水平力和 H 垂直力和 G 三、稳定计算： 一)抗滑稳定： 0.37392 >[Kc] 1.2 Kc 二)偏心距计算及地基应力验算： 0.21666 -0.9577 <B/6 7 e -312.44 495.157 σmax 8 σmin 7 -0.6310 η 1 <2.5 四、截面强度验算： 一)作用于 C-C 截面以上的荷载计算： 1.作用于 C-C 截面的土压力计算：

MG3 MPBY

1.5 0

MG4

4.1 4

满足要求

满足要求 σcp 91.35497 <[R] 350

底宽 B`

1.3

从以上结果看，抗滑及抗倾均满足规范要求，并且基底未出现拉应力，堤防满足设计要求。

3.2 龙眉小河农田防护堤洪水计算 3.2.1 设计洪峰流量计算

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）该工程级别为5级建筑物，郑家屯毛俺河左岸农田防护堤按10年一遇洪水标准设防。

龙眉村小河对门坡处，总长630m（单边，双边长1260m），0+300处相当集雨面积为71Km2;0+630断面处相当于集雨面积为84.6 Km2，大于10Km2.根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》采用公式:设计洪峰流量按《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）中修定1、2、3式进行计算：

根据流域特征及雨洪法公式的判别条件（25≤F≤300km2）且θ<30; 采用公式：Q P＝0.357×

0.922×f 0.36×J 0.24× F 0.716× (C×K

P×

H24) 1.23

式中： Q P－设计频率P的洪峰流量(m3/s)；

－汇流参数的非几何特征系数，本流域为0.38；

f －流域形状系数，f＝F/L2 ；

C3－洪峰径流系数（CP＝10%＝0.728）； KP－P-Ⅲ曲线的模比系数；

Θ－流域几何特征值。 J —— 主河道比降；

SP——最大1小时暴雨量（雨力），45mm。 F —— 集雨面积；

C —— 洪峰径流系数，查表；

24 ——雨力，110mm。

3.1.2 水力计算

水力学计算的内容有河道的泄流过水能力，水力坡降以及上下游的水

位衔接。计算方法则按计算内容的不同分别采用了明渠均流计算公式。所需用的设计成果为设计洪水各控制断面的流量大小，确定河堤堤顶设计高程及断面大小，本农田防护提仅建设单边，故其河道宽度采用河道天然宽度。根据实测，河道天然宽度为20m。

水力计算公式按《水力学》（武汉大学，2006年版）明渠均流计算公式： Q=AC(Ri)0.5 Q—流量，m3/s; A—过水断面面积，m2; C—谢才系数；

R—水力半径；i—水力坡降

水力计算成果表

3.2.3 地质情况

测区位于贵州东北部，地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，武陵山脉主峰梵净山南侧，属中低山丘陵地貌，地势由西北向东南倾斜，项目区地势平坦，河谷宽缓，河曲发育，两岸分布有二级阶地。河谷形态为不对称梯形河谷，凹岸冲蚀，凸岸堆积，两岸冲沟发育，与主河道近正交。河漫滩为冲积砂卵石，砂壤土及淤泥，厚0-8m，宽度不等，一般宽30-50m，高出河水面0-3m。

区域地层为古生界寒武系，下奥陶系及新生界第四系地层。

本区主要物理地质现象有崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、岩石风化五大类，崩塌、滑坡、泥石流主要分布在桃映河两岸，工程建设地点以及覆盖层较厚的陡坡地段，其规模不大，主要受人为因素和自然因素的影响。岩溶主要发育于可溶性碳酸盐岩，落水洞、溶洞、暗河沿断层及灰岩与页岩、白云岩接触区。灰岩、白云岩溶沟、溶槽也较发育。岩石风化程度：砂页岩区强风化，推测厚度为6-15m，灰岩及白云岩区中风化，约1-7m。工程位于梵净山穹起边缘地带，属中低山河谷地貌，项目区地形平缓，河道弯曲发育，河谷宽70—100m之间，河床平均比降19.2‰，河床断面为宽浅式。工程区海拔高程在350—800M之间。

3.2.4 结构计算

本工程防洪堤属Ⅴ级建筑物，堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。设计洪水位为5年一遇（P=20%）的洪水位，堤顶超高按下式确定： Y=R+e+A 式中： Y——堤顶超高(m) R——设计波浪爬高(m)

e——设计风壅增水高度(m)

A——安全加高(m)，5级堤防允许越浪超高值A＝0.3m。本相目位

于贵州山区峡谷，吹程小，波浪爬高及风雍增水高度不考虑。堤顶安全超高Y=0.3m。

根据以上水力计算，本农田防护堤断面结构初步拟定如下：0+000-0+630断面为B×H=26×5.3(安全加高为0.3m)，墙顶宽0.5m，迎水面垂直，背水面1:0.2，基础宽度为1.5m,放大脚宽度0.5m，高度0.5m，采用M7.5浆砌石砌筑，M10.0水泥砂浆勾缝。

⑴ 计算公式

根据以上断面结构选择，为重力式挡土墙结构，其抗滑稳定安全系数、抗倾稳定安全系数分别用以下公式计算：

Kc

f W

P

式中 Kc——抗滑稳定安全系数；

——作用于墙体上的全部垂直力的总和(kN)； ——作用于墙体上的全部水平力的总和(kN)； f——底板与堤基之间的摩擦系数（取0.5）。 K0

MV

MH

其中：K0——抗倾稳定安全系数； MV——抗倾覆力矩 MH——倾覆力矩

堤防基底应力用下式计算：

G M

max,min

A W

式中 σ

max,min

—基底的最大和最小压应力（KPa）；

∑G——垂直荷载（kN）； A——底板面积（m2）；

∑M——荷载对底板形心轴的力矩（kN.m）； ∑W——底板的截面系数（m3）。 ⑵ 计算工况

采用的设计工况如下：

工况一：防洪堤自重+堤背静土压力+堤背侧水压力+河低水位时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载；

工况二：防洪堤自重+堤后静止土压力+堤内侧水压力+设计洪水位（P=10%）时的静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。

工况三：施工完建期间：防洪堤自重+堤背静止土压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。

工况四：排水失效情况：防洪堤自重+堤背静止土压力+堤背静水压力+基底扬压力+堤顶人群荷载。

因本工程无地震等非常荷载，因此不考虑非常运用条件工况计算。 ⑶ 计算结果

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98），正常运用条件下5级堤防（岩基）抗滑安全系数为1.15，抗倾安全系数为1.4；

重 力 式 挡 土 墙计算成果(小河防洪堤)一、计算条件：墙后水位

墙高 H

5.3

墙前水位 H1

5

H2

0.5

基础埋深 hM7.5 浆砌石容 重

0.5 24

基底摩擦系数 f

0.5 抗拉 Rt 1.0 5

地基容许承载力[R] 填粘土指标：

300 水上内摩擦角φ 18

容许应力大小比[η]

填粘土水上湿容重γ

2.5 32 水下内摩擦角φ` 填粘土水下浮容重γ 10 ` 0.5 底宽 B 1.5

28

抗压 Ra 墙被摩擦角δ 0.75墙被坡比

8.5 15

C15 砼抗剪[σj]墙被趾高

墙后填土坡度β

10 0.5

初拟断面尺寸： 顶宽 b 二、挡土墙上荷载计算： (用库仑定 一)土压力计算： 理) 1.压力系数计算： 0.632938 水上： KA 2.土压力计算： 54.6858 6 P1 E1 60.6607 7 P2 E2 3.51046 1 P3 E3 二)水平静水压力计算： 1.墙后静水压： 2.墙前静水压： 三)墙身自重：

h`

0.5

m

0.5

墙锺宽 b`

水下： 131.246 1 30.3303 9 0.87761 5

KA`

0.702092 87.0778 2 20.1233 0.58227 1

E1x E2x E3x PBX PBY PB` G2

98.19868 22.69328 0.656634

E1y E2y E3y

水平静水压： 垂直静水压： G1 63.6

1.25 0.625 125 28.8

G3

6

G4

6

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wjhi.html